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液晶面板上的偏光片是偏光元件，是液晶面板的主要元件之一。液晶偏光片由兩層夾在中間的三醋酸纖維素(TAC)和聚乙烯醇(PVA)薄膜組成，TAC薄膜的一側貼有壓敏膠，用于將偏光片粘合到玻璃面板上。因為作為偏光膜基礎材料的PVA膜、碘和碘化物較容易吸水或水解，受熱吸濕時容易變形、收縮或松弛，造成TAC膜、壓敏膠與玻璃面板之間產生應力，導致偏光片翹曲、起泡、分層、剝離。因此，用于偏振器的壓敏粘合劑不僅需要合適的初始粘合力、粘合保持力和良好的光學性能，而且還需要良好的耐熱濕老化和再剝離性。。由于丙烯酸酯壓敏膠具有良好的力學性能、耐候性和光學性能，通過適當的交聯和添加改性組分可以提高其老化耐久性，因此溶劑型丙烯酸酯壓敏膠多用于偏光片。

 

目前國外偏光片用壓敏膠的開發和生產主要集中在日韓等發達國家，其合成和改性的技術路線也各不相同。有許多不同的方法，例如混合高分子量和低分子量的丙烯酸酯共聚物，用異氰酸酯基團交聯，用環氧樹脂交聯，以及添加納米粒子。國內相關研究主要包括紫外光固化聚丙烯酸酯、不同相對分子質量的丙烯酸酯共聚物共混等。研究的是單體的配位和粘附性能。

 

以丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸等為原料，通過溶液聚合制備了不同的丙烯酸酯壓敏膠。討論了引發劑、功能單體丙烯酸、交聯方法等因素對壓敏膠粘接性能和光學性能的影響，討論了交聯方法對熱老化和濕熱老化性能的影響。制備的壓敏膠具有平衡的粘結強度和粘接性能，并具有良好的濕熱老化性能。

 

1個實驗部分

1.1主要原材料和儀器

分析純丙烯酸丁酯；2-乙基己基丙烯酸酯(2-EHA)，化學純；分析純丙烯酸；分析純甲基丙烯酸甲酯；甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)，化學純；分析純異氟二異氰酸酯(IPDI)；分析純甲苯二異氰酸酯；KH-570；分析純過氧化苯甲酰；偶氮二異丁腈(AIBN)，化學純:乙酸乙酯，分析純。旋轉粘度計NDJ-5S:傅里葉變換紅外光譜儀；高低溫濕熱老化箱；精密烘箱；凝膠色譜儀1515。

 

1.2壓敏膠溶液的制備

在氮氣下，將所有單體、1/3乙酸乙酯溶劑、1/3引發劑和硅烷偶聯劑按比例放入三口燒瓶中，攪拌加熱，達到反應溫度后，保持反應2小時，然后加入1/3引發劑和1/3溶劑2小時，加入剩余的引發劑和溶劑，保持反應2小時，然后加熱至合適的溫度，保持2小時，然后冷卻。

 

1.3壓敏膠帶的制備

用專用刮刀將配制好的壓敏膠溶液均勻涂在PET薄膜(或液晶偏光片)上，放入120℃的精密烘箱中3min。干燥后的膠層厚度為20 ~ 25um。涂布并干燥的膠帶貼在離型紙上以備后用。

小型真空吸附涂布機十組恒溫膠帶保持力測試儀

 

1.4性能測試高溫附著力試驗機

(1)固體含量

取1.0~1.5g壓敏膠溶液，放在已知質量的干干凈凈的PET薄膜上，放入120℃的恒溫干燥箱中，每30分鐘取出一次，放入烘干機中，冷卻至室溫稱重，然后放入120℃的干燥箱中加熱烘干30分鐘，取出放入烘干機中，再冷卻至室溫稱重。重復操作，直到兩個稱量質量之差小于0.01克。根據以下公式計算壓敏膠的固體含量:

W=m2-mo/m1-mo×%

其中:鎢-固體含量%

鉬原聚酯薄膜的質量，

M1-干燥前膠液和聚酯薄膜的總質量，

M2-干燥后膠液和聚酯薄膜的總質量，

(2)轉化率

轉化率是反應單體的總質量與初始反應單體的總質量之比。通過以下公式計算:

a=W1/W2*%

其中:a-轉化率，%

W1-反應后膠液的固體含量

W2-反應開始時系統的固體含量

(3)粘度

用旋轉粘度計測試。

(4)初粘力:按照GB/T4852-2002進行試驗，測量角度為30°

附著力:按照GB/T4581-1998進行測試，其中載荷為1kg。

180°剝離強度:根據CB/T2792-2014，夾頭速度為300mm/min。

(5)相對分子質量:用GPC1515儀器測定。

(6)抗老化性

將涂有干PET或偏光片的基材上的壓敏膠切成尺寸為25mm(寬)x180mm(長)的膠條，并晾干。使用2公斤的膠輥，將樣品輥壓在玻璃板上，制成壓敏膠帶。

耐熱性:將壓敏膠帶置于80℃恒溫干燥箱中500小時。

耐濕熱老化:將壓敏膠帶置于80℃、90%的恒溫恒濕箱中500小時。

 

(7)重新粘貼

按照(6)中的方法準備壓敏膠帶，然后從一端撕開90毫米的薄膜，然后用2公斤的膠輥將樣品粘在玻璃上，反復剝離60次，觀察膠層是否損壞。

 

二、結果與討論

2.1壓敏膠的基本性能及影響因素

2.1.1引發劑對壓敏膠性能的影響

在實驗條件下，當引發劑用量為0.5份時，轉化率較低，但粘度、附著力和剝離強度較高。當引發劑用量為0.8份時，轉化率高，但粘度、附著力和剝離強度低。引發劑的濃度與動力學鏈增長成反比，因此濃度越高，相對分子量越低，導致壓敏膠的內聚力降。因此，隨著引發劑用量的增加，壓敏膠的附著力、剝離強度和粘度下降，而低相對分子質量的壓敏膠有助于潤濕基材，導致初始附著力呈上升趨勢，可剝離性較差?？紤]到轉化率和性能之間的關系，確定引發劑的用量為0.6 phr。

 

2.1.2單體組成對壓敏膠的影響

(1)壓敏膠的基本組成

根據施工方法和使用環境，偏光片用丙烯酸酯壓敏膠應具有合適的初粘性和剝離強度(5N/25mm~10N/25mm)，較高的高溫保持粘性，并能耐受反復剝離和泛黃。基于以上要求，以BA為主軟單體，少量2-EHA，MMA為硬單體，AA和HPMA為功能單體。通過調整各單體的配比，使壓敏膠具有更加平衡的內聚力和附著力，滿足了膠粘劑性能的基本要求。(2)AA用量對壓敏膠性能的影響在實驗過程中，AA用量影響了壓敏膠的整體性能

 

壓敏膠的丙烯酸用量

隨著丙烯酸含量的增加，壓敏膠的初始附著力降，而附著力和剝離強度增加。這與AA在整個聚合物單體體系中既是功能單體又是硬單體有關。然而，隨著AA含量的增加，一些AA分子中的羧基形成化學鍵111，導致體系的粘度大大增加。當AA的量達到1份時，膠液已經處于微凝膠狀態，不利于涂布。因此，AA的添加量為0.5份。

 

2.2壓敏膠的交聯控制和耐老化性能

2.2.1交聯控制

丙烯酸酯自由基共聚后，通過加入多種雙功能活性單體或聚合物，可以交聯導致人的官能團。適度交聯可以顯著提高共聚物的分子量和壓敏膠的附著力。此外，交聯還可以增強壓敏膠的耐溶劑性、抗老化性能和對基材的附著力。

 

(1)交聯法

實驗中，丙烯酸酯壓敏膠共聚物引入了羥基和羧基，選擇異氰酸酯作為交聯劑來調節粘接和老化性能。甲苯二異氰酸酯和IPDI中的-NCO基團具有不同的反應活性。在相同的反應條件下，它們的反應活性根據分子中其他基團的性質表現出以下趨勢:對硝基苯基>苯基>對甲基苯基>芐基>環己基>烷基，因此TDI中的-NCO活性較高。

 

IPDI和甲苯二異氰酸酯用量對剝離強度的影響

 

(2)IPDI用量對壓敏膠粘接性能的影響。未交聯壓敏膠初粘力高，高溫粘力低，80℃時的粘力僅為52分鐘。隨著IPDI用量的增加，壓敏膠的初粘力降，附著力增加。當用量為固含量的4%時，初始粘附力過低，小于3號顆粒，因此IPDI用量為3%。

壓敏膠的IPDI用量

 

2.2.2壓敏膠的耐老化性能

通過熱老化和濕熱老化對壓敏膠進行測試，并考察老化前后的剝離強度。

IPDI用量對壓敏膠老化前后玻璃的影響

 

當交聯劑用量為固含量的3%時，80℃熱老化后剝離強度由7.76N/25mm提高到9.74N/25mm，這可能是由于壓敏膠中未全反應的IPDI中的異氰酸酯基團長期保持在高溫下，進一步提高了相對分子量和剝離強度。交聯劑用量大時，由于分子內聚力大，壓敏膠體系的韌性和剝離強度降。

壓敏膠的老化狀態

 

3結論

(1)在軟硬單體配比固定的條件下，單體AA的用量對壓敏膠的性能影響較大。隨著AA用量的增加，體系的初始附著力降，而附著力和剝離強度增加。當AA的用量為0.5 phr時，壓敏膠具有良好的涂布工藝和平衡的力學性能。

(2) IPDI和催化劑交聯能有效提高壓敏膠的粘度和耐老化性能。當IPDI的量為固體含量的3%時，所制備的壓敏粘合劑具有合適的粘合性能。PET基材壓敏膠熱老化前后剝離強度分別為7.76 N/25 mm，9.74 N/25 mm前后剝離強度分別為7.76 N/25 mm和6.36 N/25 mm，剝離強度保持率高。當壓敏粘合劑用于附著偏振器和玻璃板時，沒有不利的變化，例如翹曲、變形、氣泡等。表現出優異的濕熱老化性能。